- •Введение
- •Измерение. Погрешности измерений
- •Методика вычислений инструментальных погрешностей прямых (непосредственных) измерений
- •Методика оценки случайных погрешностей прямых равноточных измерений
- •Записывается результат измерения:
- •Методика оценки случайных погрешностей косвенных измерений
- •Правила приближенных вычислений, записи погрешностей и результатов измерения
- •Методика построения графиков и графическое определение погрешностей
- •Величины нагрузки p
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Лабораторная работа №1 Изучение законов вращательного движения с помощью маятника Обербека
- •Краткая теория
- •Рассмотрим некоторые из названных и другие величины
- •Выполнение работы
- •Вычисление погрешностей
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №2
- •Теория метода
- •Порядок выполнения
- •Контрольные вопросы
- •Вязкость жидкости
- •1. Определение коэффициента вязкости жидкостей капиллярным вискозиметром
- •2. Определение коэффициента вязкости жидкости с помощью медицинского вискозиметра
- •3. Определение коэффициента вязкости жидкостей методом Стокса
- •Порядок выполнения работы
- •Зависимость коэффициента вязкости дистиллированной воды от температуры
- •Метод измерения вязкости медицинским вискозиметром
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №4 Определение коэффициента поверхностного натяжения жидкости
- •Краткая теория
- •И на ее поверхности
- •Некоторые методы определения коэффициента поверхностного натяжения
- •1. Метод отрыва капель
- •2. Метод отрыва кольца
- •3. Метод определения кпн. По высоте поднятия жидкости в капилляре
- •Выполнение работы
- •Порядок выполнения:
- •Зависимость значений кпн (н/м) дистиллированной воды от температуры
- •Контрольные вопросы
- •1. Метод непосредственного измерения
- •2. Определение влажности воздуха с помощью гигрометра Ламбрехта
- •3. Определение влажности воздуха аспирационным психрометром Ассмана
- •4. Определение влажности воздуха с помощью психрометра Августа
- •Выполнение работы
- •Контрольные вопросы
- •Устройство и принцип действия аппарата для гальванизации
- •Порядок выполнения работы
- •Задание по уирс
- •Усиление электрических колебаний с помощью транзисторов
- •Статические характеристики транзистора
- •Порядок выполнения работы
- •Конторольные вопросы
- •Лабораторная работа №8 Электрические методы измерения неэлектрических величин
- •Краткая теория
- •Параметрические датчики
- •Генераторные датчики
- •Характеристики датчиков
- •Условие равновесия моста Уитстона
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №9 Изучение центрированной оптической системы
- •Краткая теория
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Список литературы
- •Дополнительная литература
- •Содержание
3. Определение коэффициента вязкости жидкостей методом Стокса
При наличии больших количеств жидкости коэффициент вязкости может быть определен методом Стокса.
Преимущество этого метода по сравнению с капиллярным заключается в том, что измерения могут быть выполнены в закрытом сосуде – обстоятельство, важное для физиологов и медиков. По данному методу в исследуемую жидкость опускают шарик небольших размеров. При движении шарика слой жидкости, граничащий с его поверхностью, прилипает к шарику и движется со скоростью шарика. Ближайшие смежные слои жидкости также приводятся в движение, но получаемая ими скорость тем меньше, чем дальше они находятся от шарика.
Стокс установил, что при не слишком быстром движении тела сферической формы в вязкой жидкости сила сопротивления движению прямо пропорциональна скорости , радиусу телаr и коэффициенту вязкости жидкости . На шарик в вязкой жидкости действуют три силы (рис.4):
Сила Стокса
. (8)
Сила тяжести
(ρ – плотность шарика). (9)
Выталкивающая сила (сила Архимеда)
(ρ1 – плотность жидкости). (10)
По второму закону Ньютона
. (11)
Рисунок 4. Установка для определения коэффициента вязкости жидкости методом Стокса.
Переходя от векторной записи к алгебраической (проектируя уравнение (11) на ось ох) и учитывая направление действия сил, получим:
Fc+FA - Р= - ma. (11a)
Так как сила трения зависит от скорости (8), то устанавливается равномерное движение шарика (a=0) и уравнение (11а) принимает следующий вид:
Fc+FA - Р=0илиР = Fc+FA . (11б)
Подставляя значения этих сил из формул (8-10) в уравнение (11б), получим:
.
Из последнего уравнения получим:
(12)
Эта формула справедлива для шариков небольшого размера, т.к. в противном случае, при движении шарика в жидкости возникают завихрения и течение жидкости становится турбулентным.
Таким образом, зная скорость установившегося движения , плотности шарика и жидкостии, а также радиус шарикаr, можно по формуле (12) вычислить значение коэффициента вязкости исследуемой жидкости. Прибор для измерения состоит, например, из стеклянного цилиндрического сосуда (рис.4), наполненного исследуемой жидкостью, плотность которойизвестна. На стенке сосуда имеются две горизонтальные метки1и2, расположенные друг от друга на расстоянииl. Диаметр2rшарика измеряют обычно с помощью микрометра или штангенциркуля. Шарик опускают в жидкость по оси цилиндра, причем глаз наблюдателя должен быть при этом установлен против метки так, чтобы вся она сливалась в одну прямую. При прохождении шариком первой метки включают секундомер, при прохождении второй - останавливают. Считая, что к моменту прохождения верхней метки скорость установилась постоянной, получим , гдеt- время прохождения шарика расстоянияlмежду метками1и2. По формуле (12) вычисляется коэффициент вязкостиηисследуемой жидкости.
По вышеописанному методу можно также определить размеры (радиус r) коллоидной частицы по скорости ее оседания в монодисперсной системе.
Из формулы (12) следует, что
. (13)
Этот метод играет важную роль в медицине, он дает возможность определить размеры кровяных шариков и других малых частиц по скорости их оседания. А определение скорости оседания эритроцитов (СОЭ) (иногда ее называют реакцией оседания эритроцитов – РОЭ), изменяющейся при воспалительных процессах, является одним из методов диагностики.